Ключевое слово тут - ПРАВИЛЬНО НАПИСАННОГО. Если код написан правильно - он корректен при любой оптимизации (и после компиляции на любом корректном компиляторе )

Не так это может быть в ситуациях:
1. Код без оптимизации не укладывается в размер флэша
2. Код без оптимизации не проходит по времени
3. Программные задержки
4. Железно-специфичные вещи типа вачдога

В случаях 1 и 2 ничего сделать наверное нельзя (кроме отладки по кускам). Программные задержки - это обычно зло, там где критична их точность часто имеет смысл перейти на таймеры. Случаи 4 выносятся в отдельные модули или пишутся на асме.



Попробуйте поискать в этом форуме по слову volatile. Была масса обсуждений. Часто грабли связаны именно с отсутствием этого квалификатора.

ИМХО: Если "Код без оптимизации не укладывается в размер флэша", значит неверно выбран микроконтроллер.

Скорее верно обратное. На небольших проектах оптимизатор способен сократить размер в два-три раза.

Ну не всегда. Вот живой пример.
Недавно отлаживал бутлоадер для кристаллов 8к. Размер должен был уложится в 1к. Где-то на финише хотел проверить правильность расчёта константы (макро+формулы). А соотнести оператор с асмом было сложновато за счёт максимальной оптимизации. Выключил оптимизацию (на константу - явно не влияет). Толку нет, так как код не влазит и результирующего файла нет.

Плюнул - поискал прямо по листингу - нашёл практически сразу.

Вообще знание ассемблера однозначно помогает. Это справедливо для любого кристалла. Будь то AVR либо ARM. Да и вообще, любые дополнительные знания приносят только пользу. Вот только человек ограничен. Физически, умственно, по-времени, по-желаниям...

Результат курения сайта по теме правильной оптимизации с GCC: внимательно читать в avr-libc FAQ.html